科学家利用纳米技术开发电眼赋予微型机器人彩色视觉

佐治亚州立大学的研究人员成功地设计了一种新型的人工视觉设备，该设备采用了一种新颖的垂直堆叠结构，可以实现更大的颜色识别深度和微观层面的扩展。这项新的研究报告于2022年4月18日发表在顶级期刊ACS Nano上。

这项工作是朝着为微型机器人开发一个微尺度相机迈出的第一步，说明了构建这种新型图像传感器的基本原理和可行性，并强调了微型化。团队利用纳米技术为仿生人工视觉装置奠定了基础，该装置使用合成方法来模仿生化过程。

为微型机器人开发一种微尺度的照相机，可以让机器人进入目前手段无法触及的狭窄空间，并在医疗诊断、环境研究、制造业、考古学等方面开辟新的前景。这种生物仿生"电眼"推进了颜色识别，这是最关键的视觉功能，在目前的研究中，由于普遍的颜色传感设备难以降级，因此错过了这个功能。

传统的颜色传感器通常采用横向的颜色传感通道布局，消耗了大量的物理空间，而且提供的颜色检测精度较低。研究人员开发了独特的堆叠技术，为硬件设计提供了一种新方法。德瓦尔斯半导体赋能的垂直色彩传感结构提供了精确的色彩识别能力，可以简化人工视觉系统降维的光学镜头系统的设计。

这种图像传感器架构所实现的新功能全部取决于近年来范德瓦尔斯半导体的快速进展。与传统的半导体，如硅相比，研究人员可以精确控制范德瓦尔斯材料的带状结构、厚度和其他关键参数，以感知红、绿、蓝三种颜色。

范德瓦尔斯半导体授权的垂直颜色传感器（vdW-Ss）代表了一类新出现的材料，其中各个原子层通过弱的范德瓦尔斯力结合在一起。它们构成了发现新物理学和设计下一代设备的最突出平台之一。

推荐阅读